Improvement of Transglycosylation Efficiency using a Glycosynthase Mutant derived from Thermoplasma acidophilum ${\alpha}$-Glucosidase

황성민,서성화,박인명,최경화,김도만,차재호,Hwang, Sung-Min,Seo, Seong-Hwa,Park, In-Myoung,Choi, Kyoung-Hwa,Kim, Do-Man,Cha, Jae-Ho The Korean Society for Microbiology and Biotechnol 2012 한국미생물·생명공학회지 Vol.40 No.2

Glycosynthase는 친핵성 아미노산을 비친핵성 아미노산으로 치환하여 당전이 산물의 가수분해를 막아서 당전이 효율을 증가시킬 수 있다. 이전 연구에서 본 실험실은 열에 안정하고 산에 강한 Thermoplasma acidophilum 유래의 ${alpha}$-glucosidase (AglA)가 당전이 활성이 있음을 입증하였으나 시간이 지남에 따라 당전이 산물이 가수분해 되었다. 이러한 AglA의 당전이 효율을 개선하기 위하여 친핵성 아미노산인 아스파라긴산을 글리신으로 치환하였다. 이 치환된 glycosynthase는 니켈 친화력 크로마토그래피를 통하여 정제되었으며, 정제된 돌연변이 단백질의 배당체를 합성하는 능력이 말토오스를 공여체로 그리고 p-nitrophenyl-${alpha}$-D-glucopyranoside($pNP{\alpha}G$)를 수용체로, 그리고 $pNP{\alpha}G$가 당공여체 및 수용체로 이용될 수 있는지 검사하였다. Glycosynthase를 이용한 당전이 산물의 수율은 약 42.5%를 보였으며 시간이 지남에 따라서 가수분해되지 않았다. 박막 크로마토그래피법을 이용한 반응산물의 분석은 수용체의 높은 농도에서 기존의 효소보다 많은 양의 배당체를 합성할 수 있음을 보여주었고, 특히 중성보다 낮은 pH 영역에서 가장 높은 활성을 보여줌을 확인하였다. 이러한 결과는 glycosynthase가 산업적으로 배당체를 합성하는데 유용성이 크다는 것을 나타낸다. Glycosynthase is an active site nucleophile mutant enzyme, prepared from glycosidase, which is capable of synthesizing oligosaccharide derivatives without the hydrolysis of the product. Thermoacidophilic ${\alpha}$-glucosidase of Thermoplasma acidophilum (AglA) exhibits a transglycosylating activity yielding various glycosides. AglA was converted to glycosynthase by the substitution of the catalytic nucleophile Asp-408 residue into non-nucleophile glycine in order to increase its ability to synthesize various glycosides by transglycosylation. The glycosynthase mutant was purified by Ni-NTA chromatography and its glycoside-synthesizing activity was measured by using an external nucleophile, sodium formate buffer, providing maltose as a donor and p-nitrophenyl-${\alpha}$-D-glucopyranoside ($pNP{\alpha}G$) as an acceptor, respectively. In addition, $pNP{\alpha}G$ was examined for its feasibility to act as both a donor and an acceptor, and products were compared with those of the wildtype enzyme. The mutant enzyme was found to catalyze the formation of a specific product from $pNP{\alpha}G$ with a yield of 42.5% without further hydrolysis, while the wild-type enzyme produced two $pNP{\alpha}G$ products at low yields. The results demonstrate the possibility of satisfactory yields for the reactions in the presence of small amounts of acceptor, and demonstrate that the high activity of the mutant, at pHs below neutrality, was applicable in the transfer of glucose from the natural donor.

연어(Oncorhynchus keta) 추출물 중의 Anserine, 단백질 및 철분 함량에 미치는 추출방법의 영향

민혜옥(Hye-Ok Min),박인명(In-Myoung Park),송호수(Ho-Su Song) 한국식품영양과학회 2017 한국식품영양과학회지 Vol.46 No.2

본 연구는 수산동물을 원료로 한 천연 anserine의 추출을 위해 여러 추출방법을 이용하여 연어로부터 anserine을 추출하였으며 각 추출방법에 따른 불순물(protein, iron)과 anserine의 함량 변화를 살펴보았다. Anserine 추출용 시료로서 연어의 적합성을 알아보기 위해 아미노산 함량을 분석한 결과 전체 아미노산 함량 중 anserine은 약 43.06%를 차지하는 것으로 나타나 추출용 시료로 적합한 것으로 나타났고, 추출방법에 따른 함량 변화를 살펴보기 위해 가열처리와 한외여과처리, 그리고 이온교환 및 한외여과처리를 이용한 추출방법에 따른 함량 변화를 살펴본 결과 60°C, 80°C, 100°C로 가열 처리한 경우 100°C 가열처리구가 총철과 단백질 등 불순물 제거에 가장 효과적이었으나, anserine 함량의 감소가 큰 것으로 나타났다. 한외여과방법을 통해 분자량을 조절한 추출물의 함량 변화를 측정한 결과에서는 가열처리 추출물보다 단백질 약 81%, 총철 함량이 약 97% 감소하는 결과를 나타내었으며, anserine의 함량 변화는 가열처리구와 비슷한 수준을 유지하였다. 또한, Dowex 1×8 수지를 이용하여 1차 이온교환을 하고 이온 교환한 추출물을 이용하여 MW 500까지 한외여과처리를 한 후 CM-cellulose를 이용하여 2차 이온교환을 병행한 추출물의 함량 변화를 살펴본 결과, 가열-한외여과처리 추출물보다 단백질 및 총철의 함량은 감소했지만 상대적으로 높은 anserine 함량을 나타내어 이온교환-한외여과처리 추출방법이 단백질 및 총철과 같은 불순물의 함량은 낮추면서 상대적으로 anserine의 함량을 높일 수 있는 추출방법이라 사료된다. 또한, 이러한 경향은 전기영동 및 HPLC를 통해 확인할 수 있었으며, LC/MS를 이용하여 표품 anserine과 1차 이온교환-한외여과처리 추출물, 2차 이온교환 추출물을 분석한 결과 모두 동일한 분자량(MW 240)을 가진 물질로 확인되어 1, 2차 이온교환 및 한외여과처리를 병행한 추출법이 anserine의 추출에 있어서 효율적인 방법으로 생각한다. Effects of extraction methods on reducing concentrations of pro-oxidants (total iron and protein) of salmon were determined. For development of the extraction process, the effectiveness of several extraction methods was determined and compared, including heat treatment (60, 80, and 100°C), ion exchange and carboxymethyl (CM)-cellulose column chromatography, and ultrafiltration (UF). Protein, total iron, and anserine contents of salmon extracts were 23.64 mg/mL, 16.20 μg/mL, and 5.47 mg/mL in non-heated extracts, 7.40 mg/mL, 2.32 μg/mL, and 5.20 mg/mL in heated extracts at 60°C, 7.64 mg/mL, 1.20 μg/mL, and 5.21 mg/mL at 80°C, and 7.04 mg/mL, 0.68 μg/mL, and 4.04 mg/mL at 100°C, respectively. Heating and UF decreased contents of protein and total iron, whereas only UF slightly decreased anserine content. Application of the primary ion exchange method increased the content of anserine up to 16%. Protein and total iron contents by the primary ion exchange method decreased by 70 and 98%, respectively. Secondary ion exchange (CM-cellulose) treatment after primary ion exchange and UF resulted in lower anserine content than the primary ion exchange method. However, the content of impurities (protein, total iron) was lower than in all other salmon extracts. Therefore, primary ion exchange, UF, and secondary ion exchange method were the best extraction processes in this study.

알쯔하이머병의 행동적 정신병리 평가척도 한국어판 (BEHAVE-AD-K)의 신뢰도 및 증상군별 점수 분석

서국희(Guk-Hee Suh),손현균(Hyun Gyun Son),신형주(Hyongju Shin),김인명(In-Myoung Kim),홍상의(Sangeui Hong),박종한(Jonghan Park),최인근(Ihn-Geun Choi),김상국(Sang Kook Kim),연병길(Byeong Kil Yeon) 대한노인정신의학회 2001 노인정신의학 Vol.5 No.1

Objective:The aims of this study were to (1) validate the inter-rater reliability of the BEHAVE-AD, Korean version, to (2) analyze the quantitative relationship between severity of Alzheimer's disease (AD) and mean scores on each of the BEHAVE-AD categories and mean total BEHAVE-AD score. Design:Cross-sectional study of geriatric patients with AD evaluated at a mental hospital for the elderly. Sample:Fifty-two consecutive patients diagnosed with probable Alzheimer's disease (AD) according to NINCDS-ADRDA diagnostic criteria. Results:In reliability study, significant correlations were obtained for all BEHAVE-AD symptoms category scores and for mean total BEHAVE-AD scores. Analysis of BEHAVE-AD scores as a function of disease severity demonstrated a non-linear relationship between severity of behavioral symptoms and the global and cognitive advance of AD. Score analysis of the BEHAVE-AD indicates that these behavioral disturbances become most severe in the moderate and moderately severe stages of AD. Conclusion:All the results proved the cross-cultural validity and reliability of the BEHAVEAD, Korean version. Furthermore, these results have implications for the methodology of pharmacological trials of putative cognitive enhancer compounds in AD.

Thermoplasma acidophilum 유래 α-glucosidase로 부터 생산된 glycosynthase 돌연변이 단백질의 개선된 당전이 효율

황성민 ( Sung Min Hwang ),서성화 ( Seong Hwa Seo ),박인명 ( In Myoung Park ),최경화 ( Kyoung Hwa Choi ),김도만 ( Do Man Kim ),차재호 ( Jae Ho Cha ) 한국미생물생명공학회 ( 구 한국산업미생물학회 ) 2012 한국미생물·생명공학회지 Vol.40 No.2

Glycosynthase는 친핵성 아미노산을 비친핵성 아미노산으로 치환하여 당전이 산물의 가수분해를 막아서 당전이 효율을 증가시킬 수 있다. 이전 연구에서 본 실험실은 열에 안정하고 산에 강한 Thermoplasma acidophilum 유래의 α-glucosidase (AglA)가 당전이 활성이 있음을 입증하였으나 시간이 지남에 따라 당전이 산물이 가수분해 되었다. 이러한 AglA의 당전이 효율을 개선하기 위하여 친핵성 아미노산인 아스파라긴산을 글리신으로 치환하였다. 이 치환된glycosynthase는 니켈 친화력 크로마토그래피를 통하여 정제되었으며, 정제된 돌연변이 단백질의 배당체를 합성하는 능력이 말토오스를 공여체로 그리고 p-nitrophenyl-α-D-glucopyranoside(pNPαG)를 수용체로, 그리고 pNPαG가 당공여체 및 수용체로 이용될 수 있는지 검사하였다. Glycosynthase를 이용한 당전이 산물의 수율은 약 42.5%를 보였으며 시간이 지남에 따라서 가수분해되지 않았다. 박막 크로마토그래피법을 이용한 반응산물의 분석은 수용체의 높은 농도에서 기존의 효소보다 많은 양의 배당체를 합성할 수 있음을 보여주었고, 특히 중성보다 낮은 pH 영역에서 가장 높은 활성을 보여줌을 확인하였다. 이러한 결과는 glycosynthase가 산업적으로 배당체를 합성하는데 유용성이 크다는 것을 나타낸다. Glycosynthase is an active site nucleophile mutant enzyme, prepared from glycosidase, which is capable of synthesizing oligosaccharide derivatives without the hydrolysis of the product. Thermoacidophilic α-glucosidase of Thermoplasma acidophilum (AglA) exhibits a transglycosylating activity yielding various glycosides. AglA was converted to glycosynthase by the substitution of the catalytic nucleophile Asp-408 residue into non-nucleophile glycine in order to increase its ability to synthesize various glycosides by transglycosylation. The glycosynthase mutant was purified by Ni-NTA chromatography and its glycoside-synthesizing activity was measured by using an external nucleophile, sodium formate buffer, providing maltose as a donor and pnitrophenyl- α-D-glucopyranoside (pNPαG) as an acceptor, respectively. In addition, pNPαG was examined for its feasibility to act as both a donor and an acceptor, and products were compared with those of the wildtype enzyme. The mutant enzyme was found to catalyze the formation of a specific product from pNPαG with a yield of 42.5% without further hydrolysis, while the wild-type enzyme produced two pNPαG products at low yields. The results demonstrate the possibility of satisfactory yields for the reactions in the presence of small amounts of acceptor, and demonstrate that the high activity of the mutant, at pHs below neutrality, was applicable in the transfer of glucose from the natural donor.